Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Таблицы напряженностей в разных формах физического поля

СОДЕРЖАНИЕ.
1. Таблица символов, размерностей и единиц напряженностей поля.
2. Важные выводы относительно размерностей и единиц напряженностей в СИ.
3. Таблица определяющих уравнений напряженностей в разных системах единиц.
4. Важные выводы после сравнения определяющих уравнений напряженностей.


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Таблица символов, размерностей и единиц напряженностей поля.

Приведена сводная таблица напряженностей в разных формах физического поля, их названий, обозначений, индексов, размерностей и единиц. Это иллюстрируется также в Таблицах величин физического поля, но в данной статье напряженности сконцентрированы в одной таблице, и поэтому их проще комментировать. Пояснения к обозначениям напряженностей и к их нижним индексам приведены в статье о характеристиках веществ.

Размерности и единицы одних и тех же напряженностей указываются как в СИ, так и в системе величин ЭСВП. В СИ используются размерности М, L, Т и I (единицы м, кг, с и А), а в ЭСВП используются размерности L, Т и Q (единицы м, с и единица заряда поля). Под единицей заряда в электромагнитном поле имеется в виду кулон, а в гравитационном поле имеется в виду килограмм, применяемый в законе всемирного тяготения Ньютона. Размещение напряженностей в одной таблице дает возможность наглядного сравнения их размерностей и единиц, демонстрирует нелогичность и бессистемность единиц напряженностей в СИ и логичность и системность единиц напряженностей в ЭСВП.

Примечания к таблице напряженностей:
1. В строках с желтой заливкой указаны напряженности поля в вакууме (то есть учитывающие свойства физического вакуума).
2. В строках с салатовой заливкой указаны напряженности поля в веществе (напряженности поля связанных зарядов).
3. В строках с голубой заливкой указаны напряженности поля с учетом свойств вещества (напряженности поля сторонних зарядов).
4. В строках без заливки указаны напряженности поля без учета свойств среды (чистые напряженности).

Форма
физического поля
Вид
среды
Обозначение напряженности Размерность
напряженности
в ЭСВП
Единица
напряженности
в ЭСВП
Размерность
напряженности
в СИ
Единица
напряженности
в СИ
в ЭСВП в СИ
Гравистатическое 1) физический вакуум Egv G L−2Q кг м-2 −2 м с-2
Гравистатическое 2) внутри вещества Egs - L−2Q кг м-2 - -
Электрическое 3) без учета среды Eе ε0E L−2Q Кл м-2 L−2ТI Кл м-2
Электрическое 4) физический вакуум Eеv Е L−2Q Кл м-2 LМТ−3I−1 Н Кл-1; В м-1
Электрическое 5) внутри вещества Eеfix P L−2Q Кл м-2 L−2ТI Кл м-2
Электрическое 6) c учетом вещества Eеfor D L−2Q Кл м-2 L−2ТI Кл м-2
Гравидинамическое2) физический вакуум Eiv - L−3TQ кг м-3 с −1) −1)
Гравидинамическое2) внутри вещества Eis - L−1T−1Q кг м-1 с-1 - -
Магнитное 7) без учета среды Em В/μ0 L−1T−1Q Кл м-1 с-1 L−1I А м-1
Магнитное 8) физический вакуум Emv В L−3TQ Кл м-3 с МТ−2I−1 Тл
Магнитное 9) внутри вещества Emfix M L−1T−1Q Кл м-1 с-1 L−1I А м-1
Магнитное 10) с учетом вещества Emfor H L−1T−1Q Кл м-1 с-1 L−1I А м-1

1) Напряженность этой формы поля называют напряженностью поля тяготения.
2) В СИ нет конкретного названия для этой напряженности (поставлены прочерки).
3) Напряженность этой формы поля изредка называют чистой напряженностью.
4) Эту напряженность называют напряженностью электрического поля.
5) Эту напряженность называют поляризованностью.
6) Эту напряженность называют электрическим смещением.
7) Нет названия для этой напряженности.
8) Напряженность этой формы поля называют магнитной индукцией.
9) Эту напряженность называют намагниченностью.
10) Эту напряженность называют напряженностью магнитного поля.

2. Важные выводы относительно размерностей и единиц напряженностей в СИ.

1. В СИ частично наблюдается равенство суммы показателей при размерностях L и Т числу (− 1) (кроме напряженностей полей в вакууме). Поэтому у последних и единицы особые, поэтому размерности и единицы в СИ для напряженностей полей в вакууме необъективно отражают действительность. Причиной является неправильный подбор значений в СИ размерных коэффициентов (электрической и магнитной постоянных).

2. В СИ отсутствуют размерности и единицы заряда системы во всех формах гравитационного поля, кроме гравистатического, да и та (LТ−2) неверна по причине применения некорректного по своей сути принципа эквивалентности гравитационной и инертной масс, так как само понятие "инертная масса" излишне. Поскольку размерность напряженности вихревого поля получается путем деления размерности напряженности центрального поля на размерность скорости, то в строке для гравидинамического поля появилась (в скобках) не имеющая в данном случае физического смысла размерность Т−1.

3. В единицах всех напряженностей электромагнитного поля присутствует в явной или скрытой форме единица электрического заряда Кулон. В то же время во всех единицах напряженностей разных форм гравитационного поля отсутствует единица килограмм. Это свидетельствует о том, что размерности и единицы напряженностей обеих форм гравитационного поля в СИ нуждаются в обязательном пересмотре.

4. В размерностях всех напряженностей в ЭСВП алгебраическая сумма показателей при размерностях L и Т одна и та же и равна (− 2). В каждой размерности напряженности имеется размерность заряда Q в первой степени. Соответственно, в каждой единице напряженности имеется единица заряда (либо массы в килограммах, либо электрического заряда в Кулонах). В этом заключается явное преимущество ЭСВП перед СИ.

5. При рассмотрении напряженностей полей внутри вещества и с учетом вещества видно, что поля связанных и сторонних зарядов характеризуются в современной физике только чистыми напряженностями, то есть напряженностями без учета свойств физического вакуума. Но внимание на этом не акцентируется, а понятие "чистая напряженность" почти не применяется. В результате создается ошибочное впечатление, что электрическое смещение D и напряженность магнитного поля H можно применять к полям в вакууме даже тогда, когда о наличии вещества речь не идет. Этот недостаток особенно заметен при рассмотрении распространения электромагнитных волн в вакууме.

6. В электрическом центральном (электростатическом) поле размерности напряженностей D и (ε0 E) совпадают, а в магнитном (вихревом) поле совпадают размерности H и (B/μ0 ). Так называемая напряженность магнитного поля H − это фактически напряженность магнитного поля с учетом свойств вещества, но без учета свойств физического вакуума. Если в магнитном поле вещества нет (например, нет сердечника в катушке индуктивности), то следует применять не H, а только напряженность магнитного поля в вакууме B, то есть магнитную индукцию. Соответственно, в определяющем уравнении для вектора Пойнтинга должна присутствовать В, а не Н (как у Р.Фейнмана). При преподавании это следует разъяснять и подчеркивать.

7. Предложенная в ЭСВП система названий, обозначений и индексов оригинальна, и переходить к ней психологически сложно, но рано или поздно переход к подобной или аналогичной ей системе осуществлять придется. Сама таблица напряженностей, приведенная выше, убеждает в этом. На первых порах можно было бы применять параллельно старые и новые названия и символы, подобно тому, как это сейчас делается в учебниках и справочниках по отношению к уравнениям, записанным в СИ и в СГС.

3. Таблица определяющих уравнений напряженностей в разных системах единиц.

Название величины Символ Системы единиц Система величин
СГСЭ СГСМ СГС СИ ЭСВП
Размерные коэффициенты kf0 1 1/c2 1 1/4πε0 1
kc0 1/c2 1 1 μ0 /4π 1/c2
Напряженности поля в вакууме E ! Qer /r2 Qer /r2 Qer /r2 Qer04πr2 Qer /4πr2
? F/q F/q F/q F/q -
B ! Q[v er]/r2
I[l eb]/bl
Q[v er]/r2
I[l eb]/bl
Q[v er]/r2
(1/с)I[l eb]/bl
(μ0/4π)Q[v er]/r2
(μ0/4π)2I[l eb]/bl
[(Qv) er] /4πr2c2
[(Il) eb]/2πblc2
? F/q |[v er]|
F/I |[l eb]|
F/q |[v er]|
F/I |[l eb]|
F/q |[v er]|
F/I |[l eb]|
F/q |[v er]|
F/I |[l eb]|
-
-
Напряженности поля связанных зарядов внутри вещества P = ΣV pe /V ΣV pe /V ΣV pe /V ΣV pe /V ΣV pe /V
f(E) χE/4π χE/4π χE/4π χε0 E χE
M = ΣV pm /V ΣV pm /V ΣV pm /V ΣV pm /V ΣV pm /V
f(B) κBc2/(1 + 4πκ) κB/(1 + 4πκ) κB/(1 + 4πκ) κ(B/μ0 )/(1 + κ) κBc2
Напряженности макроскопического поля
(поля сторонних зарядов с учетом вещества)
D = E + 4πP E/c2 + 4πP E + 4πP ε0 E + P E + P
f(E) ε0E ε0E/c2 εE ε0 εE εE
H = Bc2 − 4πM B − 4πM B − 4πM B/μ0M Bc2M
f(B) Bc2/μ0 B/μ0 B/μ B/μ0 μ Bc2/μ

Примечания к таблице: 1. Знак (!) означает соблюдение принципа причинности, знак (?) − несоблюдение.
2. Определяющие уравнения для напряженности Н указаны для того случая, когда вещество является ферромагнетиком.
3. В уравнениях типа (μ0/4π) 2I [l eb]/bl для магнитной индукции поля прямого тока В модуль длины l в числителе и знаменателе не сокращается.

4. Важные выводы после сравнения определяющих уравнений напряженностей.

Таблица позволяет провести сравнение определяющих уравнений для напряженностей в системах единиц СГСЭ, СГСМ, СГС, СИ и в системе величин ЭСВП и сделать интересные выводы:

1. Принципу причинности соответствуют лишь уравнения типа F = qЕ. Поэтому в систему величин ЭСВП не включаются уравнения типа Е = F/q, как не соответствующие принципу причинности. По той же причине уравнения современной физики В = F/Q|[v er]| для определения магнитной индукции поля движущегося заряда и В = F/I|[l eb]| для определения магнитной индукции поля токового заряда в ЭСВП отсутствуют.

2. По признаку наличия множителей 4π или 2π в определяющих уравнениях напряженностей ЭСВП близка к рационализованным системам единиц. Но эти множители необходимы не ради рационализации записи уравнений, как предполагал О.Хевисайд, а потому, что они отражают тот факт, что напряженности обратно пропорциональны площади эквипотенциальной поверхности, а не квадрату ее радиуса. В частности, именно по этой причине выражение (r/r3) из закона Био-Савара-Лапласа заменено на равное ему выражение (er /r2).

3. В СГС оба размерных коэффициента (kf0 и kc0 ) равны 1 (см. вторую строку таблицы). Но тем самым в СГС не соблюдается взаимосвязь этих коэффициентов, отражаемая уравнением kf0 /kc0 = c2 (в электродинамике Дж.Максвелла ε0 μ0 = 1/c2). Поэтому в СГС очень часты совпадения размерностей разнородных величин (А.Власов, Б.Мурин, 1990). Это очень серьезный недостаток системы СГС, как бы не любили ее физики-теоретики, и это одна из причин, по которой СГС была заменена на СИ. Но и в СИ хоть и редко, но тоже встречаются совпадения размерностей разнородных величин, правда, по другой причине. Систематизация физических величин такой недостаток не приемлет, и в системе величин ЭСВП его нет.

© И. Коган Дата первой публикации 10.06.2008
Дата последнего обновления 11.12.2013

Оглавление раздела Предыдущая Следующая